箱状物ストッカ
【課題】前工程で積み重ねられたマイクロプレートを、多数積み重ねられたままカセットで供給し、カセットの上部開口部から順に取り出すことができる箱状物ストッカを提供する。
【解決手段】箱状物１９を箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機２０と、前記昇降機の周りを回転する回転カセット台２６ａと、前記回転カセット台に載せる２以上のカセット２１と、を備えて、前記カセットが前記箱状物載置板の上方位置となるように前記回転カセット台を回転して、前記箱状物載置板により前記カセットの下部にある開口部を通して前記カセット内に重ねて収納する前記箱状物を持ち上げて、前記カセット上部にある箱状物取り出し口から取り出し、または前記カセット内に収納する。
【解決手段】箱状物１９を箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機２０と、前記昇降機の周りを回転する回転カセット台２６ａと、前記回転カセット台に載せる２以上のカセット２１と、を備えて、前記カセットが前記箱状物載置板の上方位置となるように前記回転カセット台を回転して、前記箱状物載置板により前記カセットの下部にある開口部を通して前記カセット内に重ねて収納する前記箱状物を持ち上げて、前記カセット上部にある箱状物取り出し口から取り出し、または前記カセット内に収納する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、箱状物の自動搬送に関し、詳しくは、臨床検査、生化学検査、創薬試験分野における分析など自動化アッセイ設備において、検体を入れるマイクロプレートなど箱状物を収納ないし取り出しする箱状物ストッカに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、臨床検査やイムノアッセイなどでは大量の検体を一定条件下で試薬と混合してその反応状況を各種検査器で分析するための自動化アッセイ装置が利用されている。当初、１検体ごとに手作業で行われていたが、多数の検体を処理するために自動化が試みられ、例えば、特開Ｈ３−５１６７２号公報では無限長ベルトに検体を検体試験管などの容器を多数取り付け、必要な試薬を自動的且つ連続的に注入して反応させ、その変化を検出している。
【０００３】
図１３に従来の、自動化アッセイ装置の一例（特開平１１−２２７９４１号公報）の搬送システム部分を示す。複数の回転棚に人間の手で多数のマイクロプレートを挿入し、これらを分配注入機やワークステーション間を、複数の回転直動型で把持型ロボテック装置を用いて、仮置き台を介して順次受け渡して搬送している。
【０００４】
また、合成医薬、生物化学的医薬の開発の創薬研究分野では、何十万種、何百万種の検体を高速大量処理スクリーニング（Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）するために９６穴（＝ｗｅｌｌ）の小さな穴状の容器を設けたプラスチックス製の８５．５×１２７．８ｍｍ箱状物（マイクロプレート）に検体を自動的に分注入し、このマイクロプレートを、ロボットを利用して、試薬注入場所や可視光吸収スペクトル分析器、蛍光分析器、化学発光分析器、ラジオアイソトープシンチレーションカウンターなど各種の分析機器、保温器、棚などの所定場所に、昼夜を問わず配送し、バーコード制御システムによる自動的にアッセイする装置が利用されている。さらに、大量の検体を処理するために、同じサイズのマイクロプレートに３８４ｗｅｌｌ、１５３４ｗｅｌｌを設けたものも開発され、細かすぎて人手では分注不可能となるため、自動化の要請がますます高まっている。（ロボット、Ｎｏ．１３７、２０００年１１月号）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−５１６７２号公報
【特許文献２】特開平１１−２２７９４１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】長谷川「コンビナトリアルケミストリー」ｐ１９４−２０３、（株）化学同人（１９９７年）
【非特許文献２】石井、武本、江澤、小菅、八尋、他「ロボット」、Ｎｏ．１３７号（２０００年１１月）Ｐ．２７−４５、（社）日本ロボット工業会編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
積み重ねた箱状物から１つのマイクロプレートを供給するための従来の装置は、下から２番目のマイクロプレートの側面を把持して、１番下を落とす方法を取っている。これでは、積み重ねの高さにより重さが変わってくるため、特に、高く積んだ場合、把持に失敗し２番目のマイクロプレートも落としてしまう不具合が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の箱状物ストッカは、箱状物を箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機と、前記昇降機の周りを回転する回転カセット台と、前記回転カセット台に載せる２以上のカセットと、を備えて、前記カセットが前記箱状物載置板の上方位置となるように前記回転カセット台を回転して、前記箱状物載置板により前記カセットの下部にある開口部を通して前記カセット内に重ねて収納する前記箱状物を持ち上げて、前記カセット上部にある箱状物取り出し口から取り出し、または前記カセット内に収納することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の箱状物ストッカでは、前工程で積み重ねられ、検体を入れられた多数のマイクロプレートを、直接積み重ねたまま、人手でカセットに入れてこの装置にセットするのみのため、昼夜無人運転をすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、箱状物自動搬送システム１を組み込んだ自動化アッセイ設備１０を示す参考図である。図１に示すように、箱状物自動搬送システム１とは、本発明の箱状物ストッカ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、と箱状物取り出し装置１１、シャトル型搬送ライン４、水平回動型ロボット５、把持型ロボット３３、円弧状棚６からなる一連の箱状物搬送用装置群である。自動化アッセイ設備１０は、この箱状物自動搬送システム１に、分注機７、分析装置８及び保温器９が加えられ、反応時間、保温温度、搬送先場所などをスケジューリングする制御装置をもって構成される。
【００１１】
アッセイの工程を以下に説明する。検体が入れられた後のマイクロプレート１９は、マイクロプレート用カセット２１に挿入されて第１箱状物ストッカ２ａにセットされ、箱状物取り出し装置１１で取り出され、シャトル型搬送ライン４の一端に受け渡され、蓋が取られて分注台４３に置かれる。一方、ピペットチップの入った箱は、ピペットチップ用カセット３１に重ねて投入され第２箱状物ストッカ３ａ、３ｂにセットされ、把持型ロボット３３で搬送され蓋を取られてチップ置き台７３に置かれる。分注機７は市販品Ｂｉｏｍｅｋ
ＦＸ（ベックマンコールター社製）で、ＸＹ搬送機ａ、ｂ（７１ａ、７１ｂ＝矢印で表す）に取り付けられた分注ヘッド７２を移動させて、チップ置き台７３に置かれたチップを分注ヘッド７２に差込み、試薬槽７４で試薬を吸入し前記分注台４３に移動してマイクロプレート１９に注入する。このマイクロプレート１９は、シャトル型搬送ライン４の他端に移送され、次に水平回動型ロボット５で保温機９に挿入され、所定時間反応後、分析装置８で分析し、再びシャトル型搬送ライン４に戻され逆方向に搬送して、箱状物取り出し装置１１で第１箱状物ストッカ２ｂ内のマイクロプレート用カセット２１に回収収納する。この間、保温時間、分析時間が一致しないことが多いので、一時的に仮置きのために棚６に仮置きすることがある。図１の第１箱状物ストッカ２ｂは、試験が終わり箱状物取り出し装置１１で返送されたマイクロプレート１９を収納するストッカである。従って、前述と全く逆の動作によりマイクロプレート用カセット２１内に試験済みマイクロプレート１９を積み重ね、1つのマイクロプレート用カセット２１が一杯になれば第１回転カセット台２６が９０度回転して次の空のマイクロプレート用カセット２１がセットされる。第１箱状物ストッカ２ｂも第１箱状物ストッカ２ａと同様な構造をしている。
【００１２】
図２は、図１で示した取り出し装置１１の両側に設置された第１箱状物ストッカ２ａ、２ｂの片側のみを示す。第１箱状物ストッカ２ａは、厚さ１５ｍｍ穴９６個を有するマイクロプレート１９（図８参照）を５４個積み重ねて入れた後述するマイクロプレート用カセット２１を、第１箱状物ストッカドア２７ａから第１回転カセット台２６ａの所定位置に投入載置する。この第１回転カセット台２６ａは４台のカセットが搭載でき、順次９０度ずつ回転して箱状物取り出し装置１１の下にカセットを移送する。第１箱状物ストッカ２ａの中央部にはマイクロプレート昇降機２０が積み重なったマイクロプレート１９を下から押し上げ、箱状物取り出し装置１１の箱状物把持機１2によってマイクロプレート１９が1個ずつ取りだされ、取り出される毎に１つ分押し上げる様に制御される。マイクロプレート昇降機２０は、箱状物取り出し装置１１基部に固定されたモータ２５によって回転するボールねじ２３を軸に昇降駆動体２４がリニアガイド２２に沿って昇降し、この昇降駆動体２４に固定された昇降フィンガ２９が積み重ねられたマイクロプレート１９の最下のものの底に接して下から押し上げる。このマイクロプレート昇降機２０は、必要に応じ一部または全体の高さを自由に上昇、降下することができる。
【００１３】
前記の箱状物ストッカは、少なくとも、箱状物を収納ないし取り出し可能なカセットと、１又は２以上積み重ねられている前記箱状物を前記カセットに入ったまま箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機と、前記昇降機が前記箱状物を定められた位置に昇降させる手段等から構成されるものである。
【００１４】
ここで、この箱状物ストッカに前記カセットは、複数個セットできるようにしてもよい。ここに置かれる箱状物には、検体又は試薬が入っている場合と入っていない場合であってもよい。また、この箱状物ストッカは、カセットの出入り口にドアを設ける他は、天井及び周辺を壁で覆ってもよい。
【００１５】
図３では、ピペットチップ箱が、第2箱状物ストッカ３ａからチップ置き台７３に置かれる過程を図示してある。プラスチックス製のラッパ状のピペットチップ９６本が、マイクロプレートの各穴１９４に対応するように、直立して８列１２行に並べられて１箱（不図示）に入っており、箱のサイズは幅８６ｍｍ、長さ１２８ｍｍ、高さ５８ｍｍである。このピペットチップ箱14個が積み重ねられて入ったピペットチップ用カセット３１が、第2箱状物ストッカドア３７から投入されて最大6台の第２回転台３６にセットされ、１８０度回転した位置に停止して、ピペットチップ箱用昇降装置３２が積み重ねられた箱の下から押し上げて所定の高さで停止する。尚、ピペットチップ箱用昇降装置３２は第１箱状物ストッカ２ａのマイクロプレート昇降機２０と同じ構造で、モータ３５の回転するボールねじ３２３に嵌め合った昇降駆動体３４が、１本の縦型リニアガイド３２２に導かれてピペットチップ箱用フィンガ３２１を昇降させ、積み重ねられた箱は一番下から支持されて昇降する。
【００１６】
３軸からなる把持型ロボット３３が伸張して、先端の２つの把持用逆Ｔ字型フィンガ３３０で、ピペットチップ用カセット３１上に押し上げられているピペットチップ箱の本体側面を挟み、この把持型ロボット３３の先端部に取り付けてある吸着口（不図示）で蓋を吸着し、この先端部に取り付けられたエアシリンダで垂直に少し上昇させ、一端Ｘ軸用ロッドレスシリンダ３８上に収縮した後Ｘ軸用ロッドレスシリンダ３８上を図１１下方向に移動して停止し、再び伸張してチップ置き台７３に搬送し載置する。吸着している蓋は、この把持型ロボット３３収縮した位置の下に用意されているゴミ箱３９に落とす。分注ヘッド７２がピペットチップを持ち去った後の空き箱は、この把持型ロボット３３が把持してゴミ箱３９上に搬送して、すてる。尚、把持型ロボット３３は、Ｘ軸用ロッドレスシリンダ３８で駆動されるＸ軸を有し、水平に（図３の上下方向）に移動できる。
【００１７】
本発明の箱状物ストッカでは、前工程で積み重ねられ、検体を入れられた多数のマイクロプレートを、直接積み重ねたまま、人手でカセットに入れてこの装置にセットするのみのため、昼夜無人運転をすることができる。
【００１８】
本発明の箱状物ストッカは、前述の生化学分野のみならず、例えば、食品工業における各種容器の搬送、製品或いは原材料としての箱状物用自動倉庫など、多数の箱状物スタッカとして応用できる。また、必要ならば、箱状物ストッカを含む全システムをクリーンブースやクリーンルームに納めて無菌状態、無塵状態とすることも出来る。
【００１９】
図４は、第１箱状物ストッカ２ａ、２ｂ用のマイクロプレート用カセット２１，及び第２箱状物ストッカ３ａ、３ｂ用のピペットチップ用カセット３１を示す。略四角形のカセット上枠２１７とカセット下枠２１５との間をそれら枠３辺に配した６本の金属パイプ２１４でこれらを固定し、カセット上枠２１７には取手２１８を取り付ける。カセット下枠２１５の他の１辺の両脇に小さいドアを設け、ドア上部２２２とドア下部２２３とを上下の枠２１７，２１５に連結し、観音開きとした。ドア下部２２３の先端にドア爪２２４をつけ、また、カセット下枠２１５のドア下部２２３が閉まった状態の外側に、穴をあけここに上端と下端にストッパ２１２をつけたピン２１１を、自重で自由に下がるように嵌め合わせた。
【００２０】
ここで前記カセットは、箱状物を積み重ねたまま収納するものであって、カセット上部にある前記箱状物取り出し口と、箱状物ストッカの昇降機の箱状物載置板がカセット下に挿入されてカセット内を昇降するための開口部と、１または２枚の水平回動型ドアと、前記ドアの下側にあって前記カセット底部を貫通して上下に可動に設けたピンと、前記ピンは前記カセット底部から抜け落ちを防ぐストッパを有し、前記カセットは、前記箱状物ストッカ内の凹凸のある置台に置かれた時は前記ピンが自重で下がって前記水平回動型ドアを施錠し、前記箱状物ストッカ外の平板状台に置かれた時は前記ピンが押し上げられて開錠することを特徴としている。また、ドアには止めピンとバネとからなるドアストップを設けてもよいし、ドア上部に箱状物取り出し用の空間を設けることができる。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、平板状の台にカセットを置けば、ピン２１１が押し上げられて、ピン２１１の軸より外径の大きいストッパ２１２はドア爪２２４の上に出て、ドア下部２２３は自由に開閉する。他方、図５（ｂ）のように、カセットを持ち上げるとピン２１１は落ちてストッパ２１２がドア爪２２４を隠してドア下部２２３の開放を防止する。また、ドア下部２２３にはカセット下枠２１５との間にスプリング２２５を渡しドアストップを設けた。これにより、カセットは、ドア施錠用のピンが設けられており、机など平面に置けば開錠されてドアは自由に開閉でき、人手による持ち運び中及び箱状物ストッカ内では施錠されてマイクロプレートなど箱状物が飛び出すことは無い。
【００２２】
図６は、マイクロプレート１９を把持する箱状物取り出し装置１１の斜視図（参考図）である。フレーム１３に水平ロッドレスエアシリンダ支持部１３１を介して水平ロッドレスエアシリンダ可動部１３２が取り付けられ、これに昇降ロッドレスエアシリンダ１３４が取り付けられ、この昇降ロッドレスエアシリンダ１３４に箱状物把持機１２が取り付けられる。箱状物保持機１２には、水平に細長い底チャック部１２２を先端横の箱側に取りつけた底把持部１２１と、垂直に設けた2本の丸棒である蓋チャック部１２４を固定した蓋把持部１２３と、これらチャック部１２２、１２４を開閉する左右チャック用アクチュエータ１２５が取り付けられている。箱状物把持機１２に取り付けられた２つの爪把持部１２７は、爪把持用アクチュエータ１２８により駆動され、底チャック部１２２、蓋チャック部１２４とは９０度異なるマイクロプレート１９の辺を把持する。２つの爪把持部１２７の下部先端には、それぞれ内向きに屈曲したＬ字状爪１２９が取り付けられ、マイクロプレート１９の下に、本図に向かって左と右とから近づくように移動してこれを把持する。
【００２３】
箱状物取り出し装置は、１又は２以上積み重ねられた同形状の箱状物から、対向する一対の把持部によって前記箱状物の側面を把持することによって、１又は２以上の前記箱状物を取り出す装置であって、前記箱状物は、底部と四辺の側部とからなる容器部と、前記容器部の外側に嵌合する天板部と四辺の側部とからなる蓋部とからなり、前記一対の把持部は、上部に把持駆動部と下部に２つの支持部とを有し、一方の支持部は下方に向けて設け下端に当該支持部から箱側に張り出した凸部によって箱状物の底部側面を圧し、且つ、他方の支持部によって前記蓋部の底部側面と反対側側面を圧して把持した後、目的場所に移送し、把持を解除して載置することを特徴としている。ここで把持部は、棒状であっても平板状であってもよく、また、一方の把持部に1本或いは複数本設けてもよい。これら把持部の表面の箱状物と接触する面は、フッ素ゴム、軟質ポリウレタンなど軟質の高分子材料とすることもできる。
【００２４】
図７は、箱状物保持機１２の一部分である左右チャック用アクチュエータ１２５側から見た断面図（参考図）で、マイクロプレート１９を把持して取り出す状態を示す。底把持部１２１と蓋把持部１２３とを開いた状態で箱状物保持機１２を降下させると、蓋用センサ１２６はマイクロプレート蓋１９２の上面を検知し降下停止する。尚、マイクロプレート１９は、第１箱状物ストッカ２ａのマイクロプレート昇降機２０がすでに所定位置に押し上げている。マイクロプレート蓋部１９２を蓋チャック部１２４が、又、マイクロプレート容器部１９１の外部側面底部１９３を底チャック部１２２が把持し、マイクロプレート昇降機２０が他の積み重なったマイクロプレート１９を少しさげる。底チャック部１２２及び蓋チャック部１２４のマイクロプレート１９に接触する部分は、軟質ゴム状プラスチックスが嵌めこまれ把持を確実にしている。
【００２５】
ここで、前記の箱状物取り出し装置は、前記凸部を有する前記支持部の近傍に前記蓋部の高さを検出するセンサが配設されている。このセンサは、公知の接触式センサが好ましいが、光学式センサであってもよい。また、把持された１又は２以上の前記箱状物が他の積み重ねられた箱状物から離間される手段が、他の積み重ねられた箱状物を降下させる手段であることが好ましい。さらに、前記一対の把持部で１又は２以上の前記箱状物が、把持されて他の積み重ねられた箱状物から離間された直後に、前記把持されていない前記箱状物の他の二辺の下に、前記箱状物側に爪が屈曲した一対のL字型支持部が、挿入され、移送後目的場所で引き出されるようにしてもよい。
【００２６】
本発明の箱状物取り出し装置は、一対の把持部のうち箱状物の底部側面を押圧する把持部側にそのセンサが取り付けられているため、箱の厚みを制御装置に入力しておけば、後者の把持部は正確に前記底部側面に接触する。即ち、積み重ねた箱状物の上方が傾いている場合でも、このセンサの働きで確実に把持に導き、Ｌ字状爪の作用と相まって、マイクロプレートなど箱状物を落下させることは無い。
【００２７】
図７に示す2つの爪把持部１２７がマイクロプレート１９の下にＬ字状爪１２９が把持するように挿入され、搬送中のマイクロプレート１９の落下を防止する。昇降ロッドレスエアシリンダ１３４が箱状物把持機１２を上昇させ、所定の高さまで来たら水平ロッドレスエアシリンダ１３２により、シャトル型搬送ライン４の端のステージ４８（図９）上に移送し、マイクロプレートを降下させてステージ４８上に載置する。尚、薬液処理済マイクロプレート１９が返送されて来た時は、第１箱状物ストッカ２ｂ側のステージ４８上に置かれ、箱状物把持機１２に掴まれて反対向きに移送され、第１箱状物ストッカ２ｂのマイクロプレート用カセット２１に収納される。
【００２８】
マイクロプレートは、各辺の長さは規格化されているが、１穴当りの容積を変えるために穴の深さ、即ち、箱状容器の高さが種々異なり、蓋と容器下部とに間の容器側面の露出部ｔに幅があり、標準はｔ＝６ｍｍ程度（蓋付き箱の高さは１５ｍｍ）であるが、中には箱の側部が蓋で全く隠れてしまう（ｔ＝０ｍｍから１５ｍｍ）ものまである。本発明の箱状物取り出し装置は、蓋の高さを検出するセンサを有しているため予め箱の高さを制御装置に入力しておけば、箱状物の底部側面を圧する把持部を常に指定位置に降下させることができ、どんなマイクロプレートにも対応できる。
【００２９】
図８にマイクロプレート１９を示す。（ａ）はその側面図で、（ｂ）は容器部１９１平面図である。種類によっては厚みが異なるため収納される数が異なるが、ここではサイズが８５．５×１２７．７×１５．０ｍｍ、９６穴の標準マイクロプレート１９を用い、検体が入れられた後のマイクロプレート１９をマイクロプレート用カセット２１に５４段に積み重ねて収納し、この４台を第１箱状物ストッカ２ａ中にセットする。
【００３０】
図９に、シャトル型搬送ライン４の一部省略側面図（参考図）を示す。基台４７にリニアガイドレール４２を敷設し、これに嵌合しているリニアガイド４１６に、ギヤ４１４を取り付けたシャトル用モータ４１５とローラ４１３と上向きエアシリンダ４１１とを搬送シャトル４１を取り付ける。ギヤ４１４とローラ４１３との間に直線状のタイミングベルト４５を嵌め合わせ、その両端は基台両端のベルト固定具４６に固定し、エアシリンダ４１１のロッド上部に搬送台４１２を固定する。タイミングベルト４５は表が平滑面で裏側に歯形が成形されているので、モータが回転するとタイミングベルト４５の歯形とギヤ４１４が噛み合って搬送シャトル４１が自走する。シャトル用モータ４１５はステッピングモータを用いているのでパルス信号で回転が制御され、搬送シャトル４１は自在に移動停止できる。シャトル型搬送ライン４の左右端にステージ４８と、その中央に各搬送ラインに３台で３ライン合計９台の分注台４３と、分注台４３とステージ４８の間に仮置き台４９とが、取り付けられている。
【００３１】
ステージ４８と仮置き台４９とは同じ形状をしており、各台の上の面は、マイクロプレート容器部１９１の底四隅を支持するように四辺の中央が切られて４分割されており、各台の上の面にはプラスチックス製釣鐘状の箱止めが取り付けられている。また、搬送台４１２は十字状になっており、各台の位置で自由に昇降することができる。また、十字状の搬送台４１２の４つの先端は上に向けて屈曲されており、マイクロプレート１９が飛び出さない様に配慮されている。
【００３２】
シャトル型搬送ライン４の右端に取り付けられたステージ４８に、箱状物取り出し装置１１が、マイクロプレート１９を置くと、搬送シャトル４１が右のステージ４８の下に移動し、搬送台４１２を上昇させてマイクロプレート１９を持ち上げて載置した後、そのまま図９左方向に進み、蓋吸着機４４の下で停止する。
【００３３】
蓋吸着機４４は、吸着機フレーム４４３に取り付けた昇降用ロッドレスシリンダ４４４と取り付け部４４２を介して４基の吸着パッド４４１と蓋閉じ確認センサ４４５を有している。吸着パッド４４１が降下してマイクロプレート蓋１９２を吸着すると減圧度が変わり、吸着していることが解るので、昇降用ロッドレスシリンダ４４４を上昇させて蓋を開ける。尚、蓋閉じ確認センサ４４５はマイクロプレート蓋１９２を閉める際、マイクロプレート容器部１９１に嵌め合わせに失敗すると蓋位置が高くなるのでこれを検出するが、蓋嵌め失敗が無い場合は取り付けなくてもよい。
【００３４】
マイクロプレート蓋１９２を取り外したマイクロプレート容器部１９１は、搬送台４１２が高い位置のまま搬送シャトル４１によって運ばれ仮置き台４９で停止し、搬送台４１２が下がって仮置き台４９に載置される、分注機７のＸＹ搬送機７１ａにより分注台４３に搬送される。分注台４３でマイクロプレートの各穴１９４に試薬が注入され仮置き台４９に返送されると、搬送台４１２は再び上昇してマイクロプレート容器部１９１を載置して図面右側に移動し、蓋吸着機４４の位置に停止し、マイクロプレート蓋１９２をかぶせる。尚、分注台４３は１列のシャトル型搬送ライン４に３基備え３ラインで合計９台が備えられている。
【００３５】
マイクロプレート蓋１９２を被されたマイクロプレート１９を載せた搬送シャトル４１は、エアシリンダ４１１を低い位置に下げた後、分注台４３の下を通って図面左端に移動して停止し、搬送台４１２を昇降させて左側のステージ４８にこれを載置する。次に、本実施例の水平回動型ロボット５がそのフィンガ５２をステージ４８の下に挿入し、水平回動型ロボット５のＺ軸を上昇させて運ばれてきたマイクロプレート１９をフィンガ５２に載置し次工程に搬送する。シャトル型搬送ライン４は３列あり、図面左側にも蓋吸着機４４を各列にもう１台有しているので全部で６台設置している。また、分注ヘッド７２は２基有るので、前述と同様な方法により図面左側からも、分注作業、マイクロプレート蓋１９２の開け閉め作業を行うことができる。尚、箱状物取り出し装置１１は、マイクロプレート１９を中央の搬送シャトル４１には置かないが、水平回動型ロボット５が図７左端で３台の搬送シャトル４１のいずれにも載置できるので、搬送作業、マイクロプレート蓋１９２の開け閉め、分注作業は効率よくできる。
【００３６】
図１０は、図９の仮置き台４９位置のＡ−Ａ´断面での立面図である。シャトル型搬送ライン４は３台あり、分注台４３は１ライン当り２基であるから全部で６基ある。図９には、リニアガイドレール４２上に乗ったリニアガイド４１６と、これに固定されたシャトルフレーム４１８にシャトル用モータ４１５、その軸に固定されたギヤ４１４、タイミングベルト４５（不図示）を挟むように取り付けられたローラ４１３、搬送台４１２とこれを持ち上げるエアシリンダ４１１、エア配管、動力線、信号線を案内するケーブルガイド４１７の配置が示されている。
【００３７】
図１１は、水平回動型ロボット５によるマイクロプレート１９の搬送状況を示す参考図である。本実施例では水平回動型ロボット５としてローツェ株式会社製搬送ロボットＲＲ７０１を用いた。水平回動型ロボット５は、第１アーム５０と第２アーム５１とフィンガ５２とからなるアーム体２本を有し、それぞれ水平面内で回動し、２つのフィンガ５２は高低差をもって重なって同一垂直平面内を水平に直線運動し、胴体５４は旋回運動とＺ軸昇降運動をし、さらに前記シャトル型搬送ライン４に直角に水平回動型ロボット５全体を移動させるＸ軸軌道を有している。但し、フィンガ５２はその周囲に高さ８ｍｍ直径６ｍｍの６個のプラスチック製釣鐘状突起を取り付けた進行方向に長い長方形で、ここに載置したマイクロプレート１９が落ちず、且つ、ステージ４８と干渉しない構造となっている。この水平回動型ロボット５は、マイクロプレート１９の置かれたステージ４８の下にフィンガ５２を挿入し、胴体５４をＺ軸方向に持ち上げてマイクロプレート１９をすくい上げるようにフィンガ５２の上に載置する。搬送して目的載置台の上方に到着すると、Ｚ軸方向に胴体５４を降下させ、フィンガ５２からマイクロプレート１９を目的場所に載置する。ここで目的場所とは、棚６、分析装置サンプル出入り口８１、保温器サンプル出入り口９１及び各ステージ４８である。
【００３８】
水平回動型ロボット５は、搬送シャトル型４１で送られてきた薬液入りのマイクロプレート１９を下からすくい上げるようにして一方のフィンガ５２上に載置し、旋回して保温器９方向に向かう。保温器サンプル出入口９１に所定時間処理が終わって出てきたサンプルのマイクロプレート１９を、他方のフィンガ５２に載置して取り出し、代わりに運んできた新しいサンプルのマイクロプレート１９を挿入する。保温器（Ｃｙｔｏｍａｔ６０００）は、自動的にサンプルを１箱ずつ投入しても自動的に所定時間、一定温度で処理して１箱ずつ出庫する。次に、旋回して分析装置（１４３０ＶｉｅｗＬｕｘＩ／Ｆ）のサンプル出入口８１の方向に向かい、空いたフィンガ５２を伸張して分析済みサンプルマイクロプレート１９を取り出し、保温器から取り出した処理済サンプルマイクロプレート１９を挿入する。尚、分析するためにはマイクロプレートの蓋１９２を取り外さなければならないので、分析装置サンプル出入口８１にも蓋吸着機４４が備えられている。取り出した分析済みサンプルマイクロプレート１９は、シャトル型搬送ライン４の返送用のステージ４８に載置する。尚、処理前サンプルマイクロプレート１９は、保温器９の順番待ち、あるいは保温器９からの出庫と分析装置８へのタイミングが合わない時は、棚６に一時的に保管し、順番を待って分析される。
【００３９】
図１２（ａ）は、棚６の構造を示す平面図である。図１２（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ´での断面図である。棚底６４と天井６３との間に、複数の細い内側柱６１と複数の太い外側柱６２とを同本数それぞれ同心の円弧状に配置してある。それぞれの柱の形状は内外とも棚１段分は、上から円柱部６５と円台形部６６と鍔部６７とが繋がっており、鍔部６７の上面に、マイクロプレート１９の底の外縁隅部が載る。従って、２個の内側柱６１の円台形部６６下部との間と、２個の外側柱６２の円台形部６６下部との間との寸法は同じでマイクロプレート１９の幅よりわずかに長く、内側柱６１と外側柱６２との中心間寸法はマイクロプレート１９の長さよりわずかに短く設計してあり、そこに１個のマイクロプレート１９が載置される。外側柱６２のさらに外側には、マイクロプレート１９が突き抜けて落ちるのを防止するための箱止め６８が備えられている。
【００４０】
マイクロプレート１９は、水平回動型ロボット５のフィンガ５２上に載置されたまま、図１２の棚６の２つ内側柱６１の円柱部６５間を外側柱６２付近まで挿入され、フィンガ５２が降下すると、マイクロプレート１９の４つの底の外縁隅部が鍔部６７上に置かれる。逆にマイクロプレート１９を取り出す際は、空のフィンガ５２を、２つの円柱部６５間に挿入して６個のプラスチック製釣鐘状突起がマイクロプレート１９の外縁部外の下に来るように停止し、次に上昇させてこれを載置し、ロボット５側にフィンガを引く。ついで目的場所にロボット５がそのマイクロプレート１９を搬送する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の箱状物ストッカを組み込んだ自動化アッセイ設備を示す平面図である。
【図２】本発明の箱状物ストッカを示す平面図である。
【図３】本発明のピペットチップ用箱の箱状物ストッカを示す平面図である。
【図４】本発明のカセットを示す斜視図である。
【図５】本発明のカセット底部を示す側面図である。
【図６】本発明の箱状物ストッカに備える箱状物取り出し装置を示す切り欠き斜視図である。
【図７】本発明の箱状物ストッカに備える箱状物取り出し装置を示す断面図である。
【図８】各種マイクロプレートを示す説明図である。
【図９】シャトル型搬送ラインを示す参考図である。
【図１０】シャトル型搬送ラインを示す参考図である。
【図１１】水平回動型ロボットの搬送状況を示す参考図である。
【図１２】棚を示す参考図である。
【図１３】従来の箱状物搬送システムを有する自動化アッセイ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１３ フレーム
１９ マイクロプレート
２ａ、２ｂ 第１箱状物ストッカ
２０ マイクロプレート昇降機
２１ マイクロプレート用カセット
２２０ 下部開口部
２２１ 上部開口部
２３ ボールねじ
２４ 昇降駆動体
２５ モータ
２６ 第１回転カセット台
２７ 第１箱状物ストッカドア
２８ 第１供給装置カバー
２９ 昇降フィンガ
３ａ、３ｂ 第２箱状物ストッカ
３０ ピペットチップ箱搬送装置
３１ ピペットチップ用カセット
３２ ピペットチップ箱用昇降装置
３２１ ピペットチップ用フィンガ
３２２ リニアガイド
３２３ ボールねじ
３４ 昇降駆動体
３５ モータ
３６ 第２回転カセット台
３７ 第２箱状物ストッカドア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、箱状物の自動搬送に関し、詳しくは、臨床検査、生化学検査、創薬試験分野における分析など自動化アッセイ設備において、検体を入れるマイクロプレートなど箱状物を収納ないし取り出しする箱状物ストッカに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、臨床検査やイムノアッセイなどでは大量の検体を一定条件下で試薬と混合してその反応状況を各種検査器で分析するための自動化アッセイ装置が利用されている。当初、１検体ごとに手作業で行われていたが、多数の検体を処理するために自動化が試みられ、例えば、特開Ｈ３−５１６７２号公報では無限長ベルトに検体を検体試験管などの容器を多数取り付け、必要な試薬を自動的且つ連続的に注入して反応させ、その変化を検出している。
【０００３】
図１３に従来の、自動化アッセイ装置の一例（特開平１１−２２７９４１号公報）の搬送システム部分を示す。複数の回転棚に人間の手で多数のマイクロプレートを挿入し、これらを分配注入機やワークステーション間を、複数の回転直動型で把持型ロボテック装置を用いて、仮置き台を介して順次受け渡して搬送している。
【０００４】
また、合成医薬、生物化学的医薬の開発の創薬研究分野では、何十万種、何百万種の検体を高速大量処理スクリーニング（Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）するために９６穴（＝ｗｅｌｌ）の小さな穴状の容器を設けたプラスチックス製の８５．５×１２７．８ｍｍ箱状物（マイクロプレート）に検体を自動的に分注入し、このマイクロプレートを、ロボットを利用して、試薬注入場所や可視光吸収スペクトル分析器、蛍光分析器、化学発光分析器、ラジオアイソトープシンチレーションカウンターなど各種の分析機器、保温器、棚などの所定場所に、昼夜を問わず配送し、バーコード制御システムによる自動的にアッセイする装置が利用されている。さらに、大量の検体を処理するために、同じサイズのマイクロプレートに３８４ｗｅｌｌ、１５３４ｗｅｌｌを設けたものも開発され、細かすぎて人手では分注不可能となるため、自動化の要請がますます高まっている。（ロボット、Ｎｏ．１３７、２０００年１１月号）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−５１６７２号公報
【特許文献２】特開平１１−２２７９４１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】長谷川「コンビナトリアルケミストリー」ｐ１９４−２０３、（株）化学同人（１９９７年）
【非特許文献２】石井、武本、江澤、小菅、八尋、他「ロボット」、Ｎｏ．１３７号（２０００年１１月）Ｐ．２７−４５、（社）日本ロボット工業会編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
積み重ねた箱状物から１つのマイクロプレートを供給するための従来の装置は、下から２番目のマイクロプレートの側面を把持して、１番下を落とす方法を取っている。これでは、積み重ねの高さにより重さが変わってくるため、特に、高く積んだ場合、把持に失敗し２番目のマイクロプレートも落としてしまう不具合が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の箱状物ストッカは、箱状物を箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機と、前記昇降機の周りを回転する回転カセット台と、前記回転カセット台に載せる２以上のカセットと、を備えて、前記カセットが前記箱状物載置板の上方位置となるように前記回転カセット台を回転して、前記箱状物載置板により前記カセットの下部にある開口部を通して前記カセット内に重ねて収納する前記箱状物を持ち上げて、前記カセット上部にある箱状物取り出し口から取り出し、または前記カセット内に収納することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の箱状物ストッカでは、前工程で積み重ねられ、検体を入れられた多数のマイクロプレートを、直接積み重ねたまま、人手でカセットに入れてこの装置にセットするのみのため、昼夜無人運転をすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、箱状物自動搬送システム１を組み込んだ自動化アッセイ設備１０を示す参考図である。図１に示すように、箱状物自動搬送システム１とは、本発明の箱状物ストッカ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、と箱状物取り出し装置１１、シャトル型搬送ライン４、水平回動型ロボット５、把持型ロボット３３、円弧状棚６からなる一連の箱状物搬送用装置群である。自動化アッセイ設備１０は、この箱状物自動搬送システム１に、分注機７、分析装置８及び保温器９が加えられ、反応時間、保温温度、搬送先場所などをスケジューリングする制御装置をもって構成される。
【００１１】
アッセイの工程を以下に説明する。検体が入れられた後のマイクロプレート１９は、マイクロプレート用カセット２１に挿入されて第１箱状物ストッカ２ａにセットされ、箱状物取り出し装置１１で取り出され、シャトル型搬送ライン４の一端に受け渡され、蓋が取られて分注台４３に置かれる。一方、ピペットチップの入った箱は、ピペットチップ用カセット３１に重ねて投入され第２箱状物ストッカ３ａ、３ｂにセットされ、把持型ロボット３３で搬送され蓋を取られてチップ置き台７３に置かれる。分注機７は市販品Ｂｉｏｍｅｋ
ＦＸ（ベックマンコールター社製）で、ＸＹ搬送機ａ、ｂ（７１ａ、７１ｂ＝矢印で表す）に取り付けられた分注ヘッド７２を移動させて、チップ置き台７３に置かれたチップを分注ヘッド７２に差込み、試薬槽７４で試薬を吸入し前記分注台４３に移動してマイクロプレート１９に注入する。このマイクロプレート１９は、シャトル型搬送ライン４の他端に移送され、次に水平回動型ロボット５で保温機９に挿入され、所定時間反応後、分析装置８で分析し、再びシャトル型搬送ライン４に戻され逆方向に搬送して、箱状物取り出し装置１１で第１箱状物ストッカ２ｂ内のマイクロプレート用カセット２１に回収収納する。この間、保温時間、分析時間が一致しないことが多いので、一時的に仮置きのために棚６に仮置きすることがある。図１の第１箱状物ストッカ２ｂは、試験が終わり箱状物取り出し装置１１で返送されたマイクロプレート１９を収納するストッカである。従って、前述と全く逆の動作によりマイクロプレート用カセット２１内に試験済みマイクロプレート１９を積み重ね、1つのマイクロプレート用カセット２１が一杯になれば第１回転カセット台２６が９０度回転して次の空のマイクロプレート用カセット２１がセットされる。第１箱状物ストッカ２ｂも第１箱状物ストッカ２ａと同様な構造をしている。
【００１２】
図２は、図１で示した取り出し装置１１の両側に設置された第１箱状物ストッカ２ａ、２ｂの片側のみを示す。第１箱状物ストッカ２ａは、厚さ１５ｍｍ穴９６個を有するマイクロプレート１９（図８参照）を５４個積み重ねて入れた後述するマイクロプレート用カセット２１を、第１箱状物ストッカドア２７ａから第１回転カセット台２６ａの所定位置に投入載置する。この第１回転カセット台２６ａは４台のカセットが搭載でき、順次９０度ずつ回転して箱状物取り出し装置１１の下にカセットを移送する。第１箱状物ストッカ２ａの中央部にはマイクロプレート昇降機２０が積み重なったマイクロプレート１９を下から押し上げ、箱状物取り出し装置１１の箱状物把持機１2によってマイクロプレート１９が1個ずつ取りだされ、取り出される毎に１つ分押し上げる様に制御される。マイクロプレート昇降機２０は、箱状物取り出し装置１１基部に固定されたモータ２５によって回転するボールねじ２３を軸に昇降駆動体２４がリニアガイド２２に沿って昇降し、この昇降駆動体２４に固定された昇降フィンガ２９が積み重ねられたマイクロプレート１９の最下のものの底に接して下から押し上げる。このマイクロプレート昇降機２０は、必要に応じ一部または全体の高さを自由に上昇、降下することができる。
【００１３】
前記の箱状物ストッカは、少なくとも、箱状物を収納ないし取り出し可能なカセットと、１又は２以上積み重ねられている前記箱状物を前記カセットに入ったまま箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機と、前記昇降機が前記箱状物を定められた位置に昇降させる手段等から構成されるものである。
【００１４】
ここで、この箱状物ストッカに前記カセットは、複数個セットできるようにしてもよい。ここに置かれる箱状物には、検体又は試薬が入っている場合と入っていない場合であってもよい。また、この箱状物ストッカは、カセットの出入り口にドアを設ける他は、天井及び周辺を壁で覆ってもよい。
【００１５】
図３では、ピペットチップ箱が、第2箱状物ストッカ３ａからチップ置き台７３に置かれる過程を図示してある。プラスチックス製のラッパ状のピペットチップ９６本が、マイクロプレートの各穴１９４に対応するように、直立して８列１２行に並べられて１箱（不図示）に入っており、箱のサイズは幅８６ｍｍ、長さ１２８ｍｍ、高さ５８ｍｍである。このピペットチップ箱14個が積み重ねられて入ったピペットチップ用カセット３１が、第2箱状物ストッカドア３７から投入されて最大6台の第２回転台３６にセットされ、１８０度回転した位置に停止して、ピペットチップ箱用昇降装置３２が積み重ねられた箱の下から押し上げて所定の高さで停止する。尚、ピペットチップ箱用昇降装置３２は第１箱状物ストッカ２ａのマイクロプレート昇降機２０と同じ構造で、モータ３５の回転するボールねじ３２３に嵌め合った昇降駆動体３４が、１本の縦型リニアガイド３２２に導かれてピペットチップ箱用フィンガ３２１を昇降させ、積み重ねられた箱は一番下から支持されて昇降する。
【００１６】
３軸からなる把持型ロボット３３が伸張して、先端の２つの把持用逆Ｔ字型フィンガ３３０で、ピペットチップ用カセット３１上に押し上げられているピペットチップ箱の本体側面を挟み、この把持型ロボット３３の先端部に取り付けてある吸着口（不図示）で蓋を吸着し、この先端部に取り付けられたエアシリンダで垂直に少し上昇させ、一端Ｘ軸用ロッドレスシリンダ３８上に収縮した後Ｘ軸用ロッドレスシリンダ３８上を図１１下方向に移動して停止し、再び伸張してチップ置き台７３に搬送し載置する。吸着している蓋は、この把持型ロボット３３収縮した位置の下に用意されているゴミ箱３９に落とす。分注ヘッド７２がピペットチップを持ち去った後の空き箱は、この把持型ロボット３３が把持してゴミ箱３９上に搬送して、すてる。尚、把持型ロボット３３は、Ｘ軸用ロッドレスシリンダ３８で駆動されるＸ軸を有し、水平に（図３の上下方向）に移動できる。
【００１７】
本発明の箱状物ストッカでは、前工程で積み重ねられ、検体を入れられた多数のマイクロプレートを、直接積み重ねたまま、人手でカセットに入れてこの装置にセットするのみのため、昼夜無人運転をすることができる。
【００１８】
本発明の箱状物ストッカは、前述の生化学分野のみならず、例えば、食品工業における各種容器の搬送、製品或いは原材料としての箱状物用自動倉庫など、多数の箱状物スタッカとして応用できる。また、必要ならば、箱状物ストッカを含む全システムをクリーンブースやクリーンルームに納めて無菌状態、無塵状態とすることも出来る。
【００１９】
図４は、第１箱状物ストッカ２ａ、２ｂ用のマイクロプレート用カセット２１，及び第２箱状物ストッカ３ａ、３ｂ用のピペットチップ用カセット３１を示す。略四角形のカセット上枠２１７とカセット下枠２１５との間をそれら枠３辺に配した６本の金属パイプ２１４でこれらを固定し、カセット上枠２１７には取手２１８を取り付ける。カセット下枠２１５の他の１辺の両脇に小さいドアを設け、ドア上部２２２とドア下部２２３とを上下の枠２１７，２１５に連結し、観音開きとした。ドア下部２２３の先端にドア爪２２４をつけ、また、カセット下枠２１５のドア下部２２３が閉まった状態の外側に、穴をあけここに上端と下端にストッパ２１２をつけたピン２１１を、自重で自由に下がるように嵌め合わせた。
【００２０】
ここで前記カセットは、箱状物を積み重ねたまま収納するものであって、カセット上部にある前記箱状物取り出し口と、箱状物ストッカの昇降機の箱状物載置板がカセット下に挿入されてカセット内を昇降するための開口部と、１または２枚の水平回動型ドアと、前記ドアの下側にあって前記カセット底部を貫通して上下に可動に設けたピンと、前記ピンは前記カセット底部から抜け落ちを防ぐストッパを有し、前記カセットは、前記箱状物ストッカ内の凹凸のある置台に置かれた時は前記ピンが自重で下がって前記水平回動型ドアを施錠し、前記箱状物ストッカ外の平板状台に置かれた時は前記ピンが押し上げられて開錠することを特徴としている。また、ドアには止めピンとバネとからなるドアストップを設けてもよいし、ドア上部に箱状物取り出し用の空間を設けることができる。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、平板状の台にカセットを置けば、ピン２１１が押し上げられて、ピン２１１の軸より外径の大きいストッパ２１２はドア爪２２４の上に出て、ドア下部２２３は自由に開閉する。他方、図５（ｂ）のように、カセットを持ち上げるとピン２１１は落ちてストッパ２１２がドア爪２２４を隠してドア下部２２３の開放を防止する。また、ドア下部２２３にはカセット下枠２１５との間にスプリング２２５を渡しドアストップを設けた。これにより、カセットは、ドア施錠用のピンが設けられており、机など平面に置けば開錠されてドアは自由に開閉でき、人手による持ち運び中及び箱状物ストッカ内では施錠されてマイクロプレートなど箱状物が飛び出すことは無い。
【００２２】
図６は、マイクロプレート１９を把持する箱状物取り出し装置１１の斜視図（参考図）である。フレーム１３に水平ロッドレスエアシリンダ支持部１３１を介して水平ロッドレスエアシリンダ可動部１３２が取り付けられ、これに昇降ロッドレスエアシリンダ１３４が取り付けられ、この昇降ロッドレスエアシリンダ１３４に箱状物把持機１２が取り付けられる。箱状物保持機１２には、水平に細長い底チャック部１２２を先端横の箱側に取りつけた底把持部１２１と、垂直に設けた2本の丸棒である蓋チャック部１２４を固定した蓋把持部１２３と、これらチャック部１２２、１２４を開閉する左右チャック用アクチュエータ１２５が取り付けられている。箱状物把持機１２に取り付けられた２つの爪把持部１２７は、爪把持用アクチュエータ１２８により駆動され、底チャック部１２２、蓋チャック部１２４とは９０度異なるマイクロプレート１９の辺を把持する。２つの爪把持部１２７の下部先端には、それぞれ内向きに屈曲したＬ字状爪１２９が取り付けられ、マイクロプレート１９の下に、本図に向かって左と右とから近づくように移動してこれを把持する。
【００２３】
箱状物取り出し装置は、１又は２以上積み重ねられた同形状の箱状物から、対向する一対の把持部によって前記箱状物の側面を把持することによって、１又は２以上の前記箱状物を取り出す装置であって、前記箱状物は、底部と四辺の側部とからなる容器部と、前記容器部の外側に嵌合する天板部と四辺の側部とからなる蓋部とからなり、前記一対の把持部は、上部に把持駆動部と下部に２つの支持部とを有し、一方の支持部は下方に向けて設け下端に当該支持部から箱側に張り出した凸部によって箱状物の底部側面を圧し、且つ、他方の支持部によって前記蓋部の底部側面と反対側側面を圧して把持した後、目的場所に移送し、把持を解除して載置することを特徴としている。ここで把持部は、棒状であっても平板状であってもよく、また、一方の把持部に1本或いは複数本設けてもよい。これら把持部の表面の箱状物と接触する面は、フッ素ゴム、軟質ポリウレタンなど軟質の高分子材料とすることもできる。
【００２４】
図７は、箱状物保持機１２の一部分である左右チャック用アクチュエータ１２５側から見た断面図（参考図）で、マイクロプレート１９を把持して取り出す状態を示す。底把持部１２１と蓋把持部１２３とを開いた状態で箱状物保持機１２を降下させると、蓋用センサ１２６はマイクロプレート蓋１９２の上面を検知し降下停止する。尚、マイクロプレート１９は、第１箱状物ストッカ２ａのマイクロプレート昇降機２０がすでに所定位置に押し上げている。マイクロプレート蓋部１９２を蓋チャック部１２４が、又、マイクロプレート容器部１９１の外部側面底部１９３を底チャック部１２２が把持し、マイクロプレート昇降機２０が他の積み重なったマイクロプレート１９を少しさげる。底チャック部１２２及び蓋チャック部１２４のマイクロプレート１９に接触する部分は、軟質ゴム状プラスチックスが嵌めこまれ把持を確実にしている。
【００２５】
ここで、前記の箱状物取り出し装置は、前記凸部を有する前記支持部の近傍に前記蓋部の高さを検出するセンサが配設されている。このセンサは、公知の接触式センサが好ましいが、光学式センサであってもよい。また、把持された１又は２以上の前記箱状物が他の積み重ねられた箱状物から離間される手段が、他の積み重ねられた箱状物を降下させる手段であることが好ましい。さらに、前記一対の把持部で１又は２以上の前記箱状物が、把持されて他の積み重ねられた箱状物から離間された直後に、前記把持されていない前記箱状物の他の二辺の下に、前記箱状物側に爪が屈曲した一対のL字型支持部が、挿入され、移送後目的場所で引き出されるようにしてもよい。
【００２６】
本発明の箱状物取り出し装置は、一対の把持部のうち箱状物の底部側面を押圧する把持部側にそのセンサが取り付けられているため、箱の厚みを制御装置に入力しておけば、後者の把持部は正確に前記底部側面に接触する。即ち、積み重ねた箱状物の上方が傾いている場合でも、このセンサの働きで確実に把持に導き、Ｌ字状爪の作用と相まって、マイクロプレートなど箱状物を落下させることは無い。
【００２７】
図７に示す2つの爪把持部１２７がマイクロプレート１９の下にＬ字状爪１２９が把持するように挿入され、搬送中のマイクロプレート１９の落下を防止する。昇降ロッドレスエアシリンダ１３４が箱状物把持機１２を上昇させ、所定の高さまで来たら水平ロッドレスエアシリンダ１３２により、シャトル型搬送ライン４の端のステージ４８（図９）上に移送し、マイクロプレートを降下させてステージ４８上に載置する。尚、薬液処理済マイクロプレート１９が返送されて来た時は、第１箱状物ストッカ２ｂ側のステージ４８上に置かれ、箱状物把持機１２に掴まれて反対向きに移送され、第１箱状物ストッカ２ｂのマイクロプレート用カセット２１に収納される。
【００２８】
マイクロプレートは、各辺の長さは規格化されているが、１穴当りの容積を変えるために穴の深さ、即ち、箱状容器の高さが種々異なり、蓋と容器下部とに間の容器側面の露出部ｔに幅があり、標準はｔ＝６ｍｍ程度（蓋付き箱の高さは１５ｍｍ）であるが、中には箱の側部が蓋で全く隠れてしまう（ｔ＝０ｍｍから１５ｍｍ）ものまである。本発明の箱状物取り出し装置は、蓋の高さを検出するセンサを有しているため予め箱の高さを制御装置に入力しておけば、箱状物の底部側面を圧する把持部を常に指定位置に降下させることができ、どんなマイクロプレートにも対応できる。
【００２９】
図８にマイクロプレート１９を示す。（ａ）はその側面図で、（ｂ）は容器部１９１平面図である。種類によっては厚みが異なるため収納される数が異なるが、ここではサイズが８５．５×１２７．７×１５．０ｍｍ、９６穴の標準マイクロプレート１９を用い、検体が入れられた後のマイクロプレート１９をマイクロプレート用カセット２１に５４段に積み重ねて収納し、この４台を第１箱状物ストッカ２ａ中にセットする。
【００３０】
図９に、シャトル型搬送ライン４の一部省略側面図（参考図）を示す。基台４７にリニアガイドレール４２を敷設し、これに嵌合しているリニアガイド４１６に、ギヤ４１４を取り付けたシャトル用モータ４１５とローラ４１３と上向きエアシリンダ４１１とを搬送シャトル４１を取り付ける。ギヤ４１４とローラ４１３との間に直線状のタイミングベルト４５を嵌め合わせ、その両端は基台両端のベルト固定具４６に固定し、エアシリンダ４１１のロッド上部に搬送台４１２を固定する。タイミングベルト４５は表が平滑面で裏側に歯形が成形されているので、モータが回転するとタイミングベルト４５の歯形とギヤ４１４が噛み合って搬送シャトル４１が自走する。シャトル用モータ４１５はステッピングモータを用いているのでパルス信号で回転が制御され、搬送シャトル４１は自在に移動停止できる。シャトル型搬送ライン４の左右端にステージ４８と、その中央に各搬送ラインに３台で３ライン合計９台の分注台４３と、分注台４３とステージ４８の間に仮置き台４９とが、取り付けられている。
【００３１】
ステージ４８と仮置き台４９とは同じ形状をしており、各台の上の面は、マイクロプレート容器部１９１の底四隅を支持するように四辺の中央が切られて４分割されており、各台の上の面にはプラスチックス製釣鐘状の箱止めが取り付けられている。また、搬送台４１２は十字状になっており、各台の位置で自由に昇降することができる。また、十字状の搬送台４１２の４つの先端は上に向けて屈曲されており、マイクロプレート１９が飛び出さない様に配慮されている。
【００３２】
シャトル型搬送ライン４の右端に取り付けられたステージ４８に、箱状物取り出し装置１１が、マイクロプレート１９を置くと、搬送シャトル４１が右のステージ４８の下に移動し、搬送台４１２を上昇させてマイクロプレート１９を持ち上げて載置した後、そのまま図９左方向に進み、蓋吸着機４４の下で停止する。
【００３３】
蓋吸着機４４は、吸着機フレーム４４３に取り付けた昇降用ロッドレスシリンダ４４４と取り付け部４４２を介して４基の吸着パッド４４１と蓋閉じ確認センサ４４５を有している。吸着パッド４４１が降下してマイクロプレート蓋１９２を吸着すると減圧度が変わり、吸着していることが解るので、昇降用ロッドレスシリンダ４４４を上昇させて蓋を開ける。尚、蓋閉じ確認センサ４４５はマイクロプレート蓋１９２を閉める際、マイクロプレート容器部１９１に嵌め合わせに失敗すると蓋位置が高くなるのでこれを検出するが、蓋嵌め失敗が無い場合は取り付けなくてもよい。
【００３４】
マイクロプレート蓋１９２を取り外したマイクロプレート容器部１９１は、搬送台４１２が高い位置のまま搬送シャトル４１によって運ばれ仮置き台４９で停止し、搬送台４１２が下がって仮置き台４９に載置される、分注機７のＸＹ搬送機７１ａにより分注台４３に搬送される。分注台４３でマイクロプレートの各穴１９４に試薬が注入され仮置き台４９に返送されると、搬送台４１２は再び上昇してマイクロプレート容器部１９１を載置して図面右側に移動し、蓋吸着機４４の位置に停止し、マイクロプレート蓋１９２をかぶせる。尚、分注台４３は１列のシャトル型搬送ライン４に３基備え３ラインで合計９台が備えられている。
【００３５】
マイクロプレート蓋１９２を被されたマイクロプレート１９を載せた搬送シャトル４１は、エアシリンダ４１１を低い位置に下げた後、分注台４３の下を通って図面左端に移動して停止し、搬送台４１２を昇降させて左側のステージ４８にこれを載置する。次に、本実施例の水平回動型ロボット５がそのフィンガ５２をステージ４８の下に挿入し、水平回動型ロボット５のＺ軸を上昇させて運ばれてきたマイクロプレート１９をフィンガ５２に載置し次工程に搬送する。シャトル型搬送ライン４は３列あり、図面左側にも蓋吸着機４４を各列にもう１台有しているので全部で６台設置している。また、分注ヘッド７２は２基有るので、前述と同様な方法により図面左側からも、分注作業、マイクロプレート蓋１９２の開け閉め作業を行うことができる。尚、箱状物取り出し装置１１は、マイクロプレート１９を中央の搬送シャトル４１には置かないが、水平回動型ロボット５が図７左端で３台の搬送シャトル４１のいずれにも載置できるので、搬送作業、マイクロプレート蓋１９２の開け閉め、分注作業は効率よくできる。
【００３６】
図１０は、図９の仮置き台４９位置のＡ−Ａ´断面での立面図である。シャトル型搬送ライン４は３台あり、分注台４３は１ライン当り２基であるから全部で６基ある。図９には、リニアガイドレール４２上に乗ったリニアガイド４１６と、これに固定されたシャトルフレーム４１８にシャトル用モータ４１５、その軸に固定されたギヤ４１４、タイミングベルト４５（不図示）を挟むように取り付けられたローラ４１３、搬送台４１２とこれを持ち上げるエアシリンダ４１１、エア配管、動力線、信号線を案内するケーブルガイド４１７の配置が示されている。
【００３７】
図１１は、水平回動型ロボット５によるマイクロプレート１９の搬送状況を示す参考図である。本実施例では水平回動型ロボット５としてローツェ株式会社製搬送ロボットＲＲ７０１を用いた。水平回動型ロボット５は、第１アーム５０と第２アーム５１とフィンガ５２とからなるアーム体２本を有し、それぞれ水平面内で回動し、２つのフィンガ５２は高低差をもって重なって同一垂直平面内を水平に直線運動し、胴体５４は旋回運動とＺ軸昇降運動をし、さらに前記シャトル型搬送ライン４に直角に水平回動型ロボット５全体を移動させるＸ軸軌道を有している。但し、フィンガ５２はその周囲に高さ８ｍｍ直径６ｍｍの６個のプラスチック製釣鐘状突起を取り付けた進行方向に長い長方形で、ここに載置したマイクロプレート１９が落ちず、且つ、ステージ４８と干渉しない構造となっている。この水平回動型ロボット５は、マイクロプレート１９の置かれたステージ４８の下にフィンガ５２を挿入し、胴体５４をＺ軸方向に持ち上げてマイクロプレート１９をすくい上げるようにフィンガ５２の上に載置する。搬送して目的載置台の上方に到着すると、Ｚ軸方向に胴体５４を降下させ、フィンガ５２からマイクロプレート１９を目的場所に載置する。ここで目的場所とは、棚６、分析装置サンプル出入り口８１、保温器サンプル出入り口９１及び各ステージ４８である。
【００３８】
水平回動型ロボット５は、搬送シャトル型４１で送られてきた薬液入りのマイクロプレート１９を下からすくい上げるようにして一方のフィンガ５２上に載置し、旋回して保温器９方向に向かう。保温器サンプル出入口９１に所定時間処理が終わって出てきたサンプルのマイクロプレート１９を、他方のフィンガ５２に載置して取り出し、代わりに運んできた新しいサンプルのマイクロプレート１９を挿入する。保温器（Ｃｙｔｏｍａｔ６０００）は、自動的にサンプルを１箱ずつ投入しても自動的に所定時間、一定温度で処理して１箱ずつ出庫する。次に、旋回して分析装置（１４３０ＶｉｅｗＬｕｘＩ／Ｆ）のサンプル出入口８１の方向に向かい、空いたフィンガ５２を伸張して分析済みサンプルマイクロプレート１９を取り出し、保温器から取り出した処理済サンプルマイクロプレート１９を挿入する。尚、分析するためにはマイクロプレートの蓋１９２を取り外さなければならないので、分析装置サンプル出入口８１にも蓋吸着機４４が備えられている。取り出した分析済みサンプルマイクロプレート１９は、シャトル型搬送ライン４の返送用のステージ４８に載置する。尚、処理前サンプルマイクロプレート１９は、保温器９の順番待ち、あるいは保温器９からの出庫と分析装置８へのタイミングが合わない時は、棚６に一時的に保管し、順番を待って分析される。
【００３９】
図１２（ａ）は、棚６の構造を示す平面図である。図１２（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ´での断面図である。棚底６４と天井６３との間に、複数の細い内側柱６１と複数の太い外側柱６２とを同本数それぞれ同心の円弧状に配置してある。それぞれの柱の形状は内外とも棚１段分は、上から円柱部６５と円台形部６６と鍔部６７とが繋がっており、鍔部６７の上面に、マイクロプレート１９の底の外縁隅部が載る。従って、２個の内側柱６１の円台形部６６下部との間と、２個の外側柱６２の円台形部６６下部との間との寸法は同じでマイクロプレート１９の幅よりわずかに長く、内側柱６１と外側柱６２との中心間寸法はマイクロプレート１９の長さよりわずかに短く設計してあり、そこに１個のマイクロプレート１９が載置される。外側柱６２のさらに外側には、マイクロプレート１９が突き抜けて落ちるのを防止するための箱止め６８が備えられている。
【００４０】
マイクロプレート１９は、水平回動型ロボット５のフィンガ５２上に載置されたまま、図１２の棚６の２つ内側柱６１の円柱部６５間を外側柱６２付近まで挿入され、フィンガ５２が降下すると、マイクロプレート１９の４つの底の外縁隅部が鍔部６７上に置かれる。逆にマイクロプレート１９を取り出す際は、空のフィンガ５２を、２つの円柱部６５間に挿入して６個のプラスチック製釣鐘状突起がマイクロプレート１９の外縁部外の下に来るように停止し、次に上昇させてこれを載置し、ロボット５側にフィンガを引く。ついで目的場所にロボット５がそのマイクロプレート１９を搬送する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の箱状物ストッカを組み込んだ自動化アッセイ設備を示す平面図である。
【図２】本発明の箱状物ストッカを示す平面図である。
【図３】本発明のピペットチップ用箱の箱状物ストッカを示す平面図である。
【図４】本発明のカセットを示す斜視図である。
【図５】本発明のカセット底部を示す側面図である。
【図６】本発明の箱状物ストッカに備える箱状物取り出し装置を示す切り欠き斜視図である。
【図７】本発明の箱状物ストッカに備える箱状物取り出し装置を示す断面図である。
【図８】各種マイクロプレートを示す説明図である。
【図９】シャトル型搬送ラインを示す参考図である。
【図１０】シャトル型搬送ラインを示す参考図である。
【図１１】水平回動型ロボットの搬送状況を示す参考図である。
【図１２】棚を示す参考図である。
【図１３】従来の箱状物搬送システムを有する自動化アッセイ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１３ フレーム
１９ マイクロプレート
２ａ、２ｂ 第１箱状物ストッカ
２０ マイクロプレート昇降機
２１ マイクロプレート用カセット
２２０ 下部開口部
２２１ 上部開口部
２３ ボールねじ
２４ 昇降駆動体
２５ モータ
２６ 第１回転カセット台
２７ 第１箱状物ストッカドア
２８ 第１供給装置カバー
２９ 昇降フィンガ
３ａ、３ｂ 第２箱状物ストッカ
３０ ピペットチップ箱搬送装置
３１ ピペットチップ用カセット
３２ ピペットチップ箱用昇降装置
３２１ ピペットチップ用フィンガ
３２２ リニアガイド
３２３ ボールねじ
３４ 昇降駆動体
３５ モータ
３６ 第２回転カセット台
３７ 第２箱状物ストッカドア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱状物を箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機と、
前記昇降機の周りを回転する回転カセット台と、
前記回転カセット台に載せる２以上のカセットと、を備えて、
前記箱状物載置板の上方に前記カセットがくるように前記回転カセット台を回転して、
前記箱状物載置板により前記カセットの下部にある開口部を通して前記カセット内に重ねて収納する前記箱状物を持ち上げて、
前記カセット上部にある箱状物取り出し口から取り出し、または前記カセット内に収納することを特徴とする箱状物ストッカ。
【請求項１】
箱状物を箱状物載置板に載せて昇降させる昇降機と、
前記昇降機の周りを回転する回転カセット台と、
前記回転カセット台に載せる２以上のカセットと、を備えて、
前記箱状物載置板の上方に前記カセットがくるように前記回転カセット台を回転して、
前記箱状物載置板により前記カセットの下部にある開口部を通して前記カセット内に重ねて収納する前記箱状物を持ち上げて、
前記カセット上部にある箱状物取り出し口から取り出し、または前記カセット内に収納することを特徴とする箱状物ストッカ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−７５５７３（Ｐ２０１１−７５５７３Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０７６１（Ｐ２０１０−２７０７６１）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【分割の表示】特願２００４−３７２２５２（Ｐ２００４−３７２２５２）の分割
【原出願日】平成１６年１２月２２日（２００４．１２．２２）
【出願人】（５９１２１３２３２）ローツェ株式会社 (33)
【出願人】（３０２０３３１２６）アイエス・テクノロジー・ジャパン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【分割の表示】特願２００４−３７２２５２（Ｐ２００４−３７２２５２）の分割
【原出願日】平成１６年１２月２２日（２００４．１２．２２）
【出願人】（５９１２１３２３２）ローツェ株式会社 (33)
【出願人】（３０２０３３１２６）アイエス・テクノロジー・ジャパン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]